JP2018199872A

JP2018199872A - 積層パルプモールドの製造方法および積層パルプモールド製造装置

Info

Publication number: JP2018199872A
Application number: JP2017104087A
Authority: JP
Inventors: 正雄栗原; Masao Kurihara
Original assignee: KURIHARA SHIZAI KK; Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: KURIHARA SHIZAI KK; Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2018-12-20
Also published as: TW201900983A; WO2018216544A1

Abstract

【課題】
出来上がったパルプモールドの強度が大きく、しかも離型しやすい積層パルプモールドの製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】
本発明の積層パルプモールドの製造方法は、セルロースナノファイバを０〜５質量％含有する古紙再生パルプスラリー中でパルプモールド法によりパルプモールド第１層を形成し、次いでパルプモールド中間体を脱水し、続けて、古紙再生パルプを１〜３０質量％含有するセルロースナノファイバスラリー中で、パルプモールド法により、前記パルプモールド第１層の表面にパルプモールド第２層を形成し、最後に脱水、乾燥を行って積層パルプモールドを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルプモールドの製造方法および製造装置に関し、更に詳細には、積層パルプモールドの製造方法および装置に関する。

例えば特開２０１２−２１４９４３号公報に開示されているように、セルロースナノファイバを含有した紙や抄紙方法が盛んに研究されている。また、セルロースナノファイバを含有した樹脂材料を用いた航空機部材、自動車部材等の研究も進められている。

本件特許出願人は、先の特許出願（特願２０１６−１９０５６８）で、所定量のセルロースナノファイバを含有し、強度が向上したパルプモールドを提供することを目的とした下記のパルプモールドを提案した。
先の特許出願で提案したパルプモールドは、固形分として０．０１質量％以上のセルロースナノファイバと、固形分としての残部が主として古紙再生パルプとからなるパルプモールドである。

前記のパルプモールドは、セルロースナノファイバの含有量が多いほど強度が増して行くが、セルロースナノファイバの含有量が固形分で３０質量％を越えると、成形物が金型から離型し難くなり、無理をして離型すると、亀裂が入ってしまう等の問題が生じていた。

特開２０１２−２１４９４３号公報

そこで、本発明は、出来上がったパルプモールドの強度が大きく、しかも離型しやすい積層パルプモールドの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

前記目的は、下記（１）〜（４）の構成の本発明の積層パルプモールドの製造方法および製造装置により達成できる。
（１）
セルロースナノファイバを０〜５質量％含有する古紙再生パルプスラリー中でパルプモールド法によりパルプモールド第１層を形成し、次いでパルプモールド中間体を脱水し、続けて、古紙再生パルプを１〜３０質量％含有するセルロースナノファイバスラリー中で、パルプモールド法により、前記パルプモールド第１層の表面にパルプモールド第２層を形成し、最後に脱水、乾燥を行って積層パルプモールドを製造する積層パルプモールドの製造方法。
（２）
第１古紙再生パルプおよび／または第２古紙再生パルプの一部を、樹脂、ゴム等またはコーヒー滓、茶殻等の廃棄物のファイバーで置き換えた前記（１）の積層パルプモールドの製造方法。
（３）
表面に設けられた網体を有し、表面から裏面に貫通する多数の吸引口を有する第１抄型と、この第１抄型を支持し、該抄型の内部を吸引するための第１モールダーと、セルロースナノファイバを０〜５質量％含有する古紙再生パルプスラリーを収容した第１容器と、前記第１抄型とこれを支持した第１モールダーを、前記古紙再生パルプスラリーの表面の上方の不作用位置と、前記古紙再生パルプスラリー内に浸漬した作用位置との間で昇降させる第１昇降手段とを備え、前記第１抄型の網体上にパルプモールド第１層を抄造する第１抄造ステージ、
表面に設けられた網体を有し、表面から裏面に貫通する多数の吸引口を有する第２抄型と、この第２抄型を支持し、該抄型の内部を吸引するための第２モールダーと、セルロースナノファイバを１〜３０質量％含有するセルロースナノファイバスラリーを収容した第２容器と、前記第２抄型とこれを支持した第２モールダーを、前記セルロースナノファイバスラリーの表面の上方の不作用位置と、前記セルロースナノファイバスラリー内に浸漬した作用位置との間で昇降させる第２昇降手段とを備え、前記パルプモールド第１層の表面にパルプモールド第２層を抄造する第２抄造ステージ、
乾燥手段、
前記第１、第２抄型上のパルプモールド中間体を吸引することによって、離型させる上型、
この上型を昇降させるだめの第２昇降手段、および
前記上型を第１抄造構造体、第２抄造構造体、乾燥手段の順に移送手段
を備えていることを特徴とするパルプモールド製造装置。
（４）
第１古紙再生パルプおよび／または第２古紙再生パルプの一部を、樹脂、ゴム等またはコーヒー滓、茶殻等の廃棄物のファイバーで置き換えた前記（３）の積層パルプモールド製造装置。

本発明の積層パルプモールドの製造方法においては、上記したように、セルロースナノファイバの含有量が比較的少ない原料スラリーを用いて初層を抄造し、次いでこの初層上に、セルロースナノファイバの含有量が比較的多い原料スラリーを用いて第２層を形成してパルプモールドを抄造するようにしたので、パルプモールド中間体の離型が容易で有り、しかも出来上がったパルプモールドの強度が高い。
また、本発明のパルプモールドのパルプには、古紙再生パルプを用いているので、自然環境や地球資源の保全・保護も行えるという利点もある。

本発明の実施形態による積層パルプモールド製造装置の概略図である。本発明の実施形態による、図１に示した積層パルプモールド製造装置を用いた積層パルプモールドの製造方法の工程を示す説明図である。本発明の実施形態による積層パルプモールド製造装置で用いる抄型の断面図である。

以下、本発明の実施形態による積層パルプモールド製造装置について説明する。
積層パルプモールド製造装置１０は、第１抄造ステージ１２およびこの第１抄造ステージ１２の下流側に配置された第２抄造ステージ５０を備えている。
前記第１抄造ステージ１２は、所定の外部形状（抄造面）を有する第１抄型１４（図１５参照）を備えており、この第１抄型１４の抄型本体１６には、該本体全体に等間隔で設けられ、その表面（内面）から裏面（外面）に貫通する多数の吸引口１８が形成されている。また、前記抄型本体１６上には、網体２０が配置されている。

前記第１抄型１４は、第１モールダー２２上に固定支持されている。以下、第１抄型とモールダーとの組み合わせを第１抄型構造体２４と称する。前記第１モールダー２２は、図示していない吸引ポンプにより内部が吸引されるようになっている。第１抄造ステージ１２の下部には、セルロースナノファイバを０〜５質量％含有する古紙再生パルプスラリーを収容した第１容器２６が配置されている。前記古紙再生パルプスラリー中の古紙再生パルプの一部は、樹脂、ゴム等またはコーヒー滓、茶殻等の廃棄物のファイバーで置き換えることができる。

前記第１抄型構造体２４は、例えば油圧シリンダーにより構成される第１昇降手段２８により、前記第１抄型１４が、第１容器２６内に収容された古紙再生パルプスラリーの表面の上方に位置する不作用位置（図１等参照）と、前記古紙再生パルプスラリー内に浸漬した作用位置（例えば、図２参照）との間で昇降される。以上の構造の第１抄造ステージ１２により、前記第１抄型１４の網体２０上にパルプモールド第１層を抄造する。

前記第２抄造ステージ５０は、前記第１抄型１４と同一の構造で有り、所定の外部形状（抄造面）を有する第２抄型５２（図１５参照）を備えており、この第４抄型５２の抄型本体５４には、該本体全体に等間隔で設けられ、その表面（内面）から裏面（外面）に貫通する多数の吸引口５６が形成されている。また、前記抄型本体１６上には、網体５８が配置されている。

前記第２抄型５２は、第１モールダー６０上に固定支持されている。以下、第抄型とモールダーとの組み合わせを第２抄型構造体６２と称する。前記第２モールダー６０は、図示していない吸引ポンプにより内部が吸引されるようになっている。第２抄造ステージ５０の下部には、セルロースナノファイバを１〜３０質量％含有するセルロースナノファイバスラリーを収容した第２容器６４が配置されている。前記古紙再生パルプスラリー中の古紙再生パルプの一部は、樹脂、ゴム等またはコーヒー滓、茶殻等の廃棄物のファイバーで置き換えることができる。

前記第２抄型構造体６２は、例えば油圧シリンダーにより構成される第２昇降手段６６により、前記第２抄型５２が、第２容器６４内に収容された古紙再生パルプスラリーの表面の上方に位置する不作用位置（図１等参照）と、前記古紙再生パルプスラリー内に浸漬した作用位置（例えば、図９参照）との間で昇降される。以上の構造の第２抄造ステージ５０により、第２抄型５２の網体５８上の前記パルプモールド第１層上にパルプモールド第２層を抄造して、製品の構造をしたパルプモールドを完成する。

前記第２抄造ステージ５０の下流側には、乾燥設備７０が設けられている。この乾燥設備７０は、何らかの構造のヒーター（図示せず）を備えた乾燥設備本体７２，及びこの乾燥設備本体７２に前記第２抄造ステージ５０からのパルプモールドを移送する移送手段（コンベア）７４を備えている。

前記第１抄造ステージ１２の上部には、前記第１抄型１４上のパルプモールド中間体（パルプモールド第１層）を吸引することによって、離型させる上型８０が設けられている。このため、上型８０は、図示しない吸引ポンプを備えている。この上型８０は、例えば油圧シリンダーである第２昇降手段８２により昇降させられる。

前記上型８０にはまた、移送モータ８４を備えた移送手段８６が設けられており、この移送手段８６により、レール８８に沿って、第１抄造ステージ１２、第２抄造ステージ５０、乾燥設備手段７２の順に移送されるようになっている。

次に、以上の構造の積層パルプモールド製造装置１０を用いての積層パルプモールドの製造方法について説明する。
先ず、前記第１抄造ステージ１２において、第１抄型構造体２４を図１の状態から図２の作用位置に下降させて、第１抄型１４を第１容器２６内の古紙再生パルプスラリー内に浸漬させ、第１モールダー２２を介して吸引し、第１抄型の網体２０（図１５参照）上に、古紙再生パルプスラリー中の固形分を堆積させ、パルプモールド第１層を形成する。吸引は、１〜３０秒程度行い、厚さ１〜５ｍｍ程度の未脱水状態のパルプモールド第１層を形成する。

未脱水状態のパルプモールド第１層が形成された後、第１抄型構造体２４を図３の不作用位置に上昇させ、この状態で第１モールダー２４を介してパルプモールド第１層を吸引して、脱水を行う。この脱水は、５〜６０秒程度行い、パルプモールド第１層の含水量を５〜８０％程度とする。この脱水後のパルプモールド第１層の厚さは、１〜５ｍｍ程度となる。

この脱水後、図４に示すように上型８０を下降し、第１抄型１４上のパルプモールド第１層上に被せ、この上型８０を吸引することにより、パルプモールド第１層を第１抄型１４から離型させ、該上型８０内に吸引保持させる。

この後、図５に示すように、上型８０を上昇させ、次いで図６に示すように、上型８０を第２抄造ステージ５０に移送する。この後、上型８０を図６の位置から図７の位置に下降させ、第２抄型５２上に被せ、この状態で第２モールダー６０を介して、上型８０に保持されているパルプモールド第１層を第２抄型５２上に吸引させる。

次いで、上型８０を図８に示すように上昇させ、この後、第２抄型構造体６２を図９に示すように下降させて、第２抄型５２を第２容器６４内のセルロースナノファイバスラリー内に浸漬させ、第２モールダー６０を介して吸引し、第２抄型の網体５８（図１５参照）上のパルプモールド第１層上に、セルロースナノファイバスラリー中の固形分を堆積させ、パルプモールド第２層を形成する。吸引は、５〜６０秒程度行い、厚さ１〜５ｍｍ程度の未脱水状態のパルプモールド第２層を形成する。

未脱水状態のパルプモールド第２層が形成された後、第２抄型構造体６２を図１０の不作用位置に上昇させ、この状態で第２モールダー６２を介してパルプモールド第１、第２層を吸引して、脱水を行う。この脱水は、５〜６０秒程度行い、パルプモールド第１、第２層の含水量を１０〜８０％程度とする。この脱水後のパルプモールド第１、第２層のトータル厚さは、１〜５ｍｍ程度となる。

この脱水後、図１１に示すように上型８０を下降し、第２抄型５２上のパルプモールド第１、第２層上に被せ、この上型８０を吸引することにより、パルプモールド第１、第２層を第２抄型５２から離型させ、該上型８０内に吸引保持させる。

この後、図１２に示すように、上型８０を上昇させ、次いで図１３に示すように、乾燥設備７０移送手段（コンベア）７４上に移送し、次いで、ブローにより、図１４に示したように、乾燥前パルプモールドＰを移送手段（コンベア）７４上に下ろし、乾燥設備本体７２に移送して乾燥し、パルプモールドを完成させる。

パルプモールド第１層用として、セルロースナノファイバを含まない古紙再生パルプスラリーを用い、第２層用として固形分としてセルロースナノファイバを１質量％含んだ古紙再生パルプスラリーを用い、前記の製造方法で。実施例のパルプモールドＰ−１を製造した。一方、第１層は実施例のものと同じで、また、前記第２層用の固形分としてセルロースナノファイバを１質量％含んだ古紙再生パルプスラリーを、今度は、第１層上に刷毛塗りして、乾燥させたものを比較例のパルプモールドＰ−２を製造した。
なお、古紙再生パルプスラリーは、先ず、古紙（機密文書や新聞紙、段ボール等）をパルパーにより溶解し、その後、異物除去装置により、原料から製品に適さないゴミ等の異物を除き、次いで、出来上がったパルプモールドにおいて、セルロースナノファイバの含有量が１質量％となるようにセルロースナノファイバを添加するとともに、スラリーの濃度調節を行い、セルロースナノファイバ添加古紙再生パルプスラリーを得た。

以上の実施例および比較例からのサンプルを切り出し、それを用いて、サンプルの引張強さおよび破裂強さを測定した。
その結果は、実施例のものでは、引張強さ：２７６Ｎおよび破裂強さ：４５６ｋＰａであり、比較例では、引張強さ：２５４Ｎおよび破裂強さ：３８６ｋＰａであった。

試験方法
両試験は、20℃、65%RHに設定された恒温恒湿室内にて実施した。

引張強さ試験
定速伸長形引張試験機（(株)エイ・アンド・デイ製 RTF-1250）を使用
試験片の幅：50mm
つかみ間隔：200mm
引張速度：200mm/min
試験回数：3回

破裂強さ試験
ミューレン破裂試験機（高圧型）（(株)東洋精機製作所製 M2-HD）を使用
測定面：ゴム隔膜に接触している面
（網目面から凹凸面へ破裂させた。）
試験回数：10回

以上の試験から、本発明の効果が明瞭である。

また、各サンプルの離型の容易さを観察したところ、実施例および比較例ともに良好であった。
すなわち、本発明によれば、離型の容易さを確保しつつ、強度の大きな積層パルプモールドを製造することができる。

１０積層パルプモールド製造装置
１２第１抄造ステージ
１４第１抄型
１６抄型本体
１８吸引口
２０網体
２２第１モールダー
２４第１抄型構造体
２６容器

前記目的は、下記（１）〜（４）の構成の本発明の積層パルプモールドの製造方法および製造装置により達成できる。
（１）
セルロースナノファイバを０〜５質量％含有する古紙再生パルプスラリー中でパルプモールド法によりパルプモールド第１層を形成し、次いでパルプモールド中間体を脱水し、続けて、セルロースナノファイバを１〜３０質量％含有する古紙再生パルプスラリー中で、パルプモールド法により、前記パルプモールド第１層の表面にパルプモールド第２層を形成し、最後に脱水、乾燥を行って積層パルプモールドを製造する積層パルプモールドの製造方法。
（２）
第１古紙再生パルプおよび／または第２古紙再生パルプの一部を、樹脂、ゴム等またはコーヒー滓、茶殻等の廃棄物のファイバーで置き換えた前記（１）の積層パルプモールドの製造方法。
（３）
表面に設けられた網体を有し、表面から裏面に貫通する多数の吸引口を有する第１抄型と、この第１抄型を支持し、該抄型の内部を吸引するための第１モールダーと、セルロースナノファイバを０〜５質量％含有する古紙再生パルプスラリーを収容した第１容器と、前記第１抄型とこれを支持した第１モールダーを、前記古紙再生パルプスラリーの表面の上方の不作用位置と、前記古紙再生パルプスラリー内に浸漬した作用位置との間で昇降させる第１昇降手段とを備え、前記第１抄型の網体上にパルプモールド第１層を抄造する第１抄造ステージ、
表面に設けられた網体を有し、表面から裏面に貫通する多数の吸引口を有する第２抄型と、この第２抄型を支持し、該抄型の内部を吸引するための第２モールダーと、セルロースナノファイバを１〜３０質量％含有するセルロースナノファイバスラリーを収容した第２容器と、前記第２抄型とこれを支持した第２モールダーを、前記セルロースナノファイバスラリーの表面の上方の不作用位置と、前記セルロースナノファイバスラリー内に浸漬した作用位置との間で昇降させる第２昇降手段とを備え、前記パルプモールド第１層の表面にパルプモールド第２層を抄造する第２抄造ステージ、
乾燥手段、
前記第１、第２抄型上のパルプモールド中間体を吸引することによって、離型させる上型、
この上型を昇降させるだめの第２昇降手段、および
前記上型を第１抄造構造体、第２抄造構造体、乾燥手段の順に移送手段
を備えていることを特徴とするパルプモールド製造装置。
（４）
第１古紙再生パルプおよび／または第２古紙再生パルプの一部を、樹脂、ゴム等またはコーヒー滓、茶殻等の廃棄物のファイバーで置き換えた前記（３）の積層パルプモールド製造装置。

Claims

セルロースナノファイバを０〜５質量％含有する古紙再生パルプスラリー中でパルプモールド法によりパルプモールド第１層を形成し、次いでパルプモールド中間体を脱水し、続けて、古紙再生パルプを１〜３０質量％含有するセルロースナノファイバスラリー中で、パルプモールド法により、前記パルプモールド第１層の表面にパルプモールド第２層を形成し、最後に脱水、乾燥を行って積層パルプモールドを製造する積層パルプモールドの製造方法。
第１古紙再生パルプおよび／または第２古紙再生パルプの一部を、樹脂、ゴム等またはコーヒー滓、茶殻等の廃棄物のファイバーで置き換えた請求項１の積層パルプモールドの製造方法。
表面に設けられた網体を有し、表面から裏面に貫通する多数の吸引口を有する第１抄型と、この第１抄型を支持し、該抄型の内部を吸引するための第１モールダーと、セルロースナノファイバを０〜５質量％含有する古紙再生パルプスラリーを収容した第１容器と、前記第１抄型とこれを支持した第１モールダーを、前記古紙再生パルプスラリーの表面の上方の不作用位置と、前記古紙再生パルプスラリー内に浸漬した作用位置との間で昇降させる第１昇降手段とを備え、前記第１抄型の網体上にパルプモールド第１層を抄造する第１抄造ステージ、
表面に設けられた網体を有し、表面から裏面に貫通する多数の吸引口を有する第２抄型と、この第２抄型を支持し、該抄型の内部を吸引するための第２モールダーと、セルロースナノファイバを１〜３０質量％含有するセルロースナノファイバスラリーを収容した第２容器と、前記第２抄型とこれを支持した第２モールダーを、前記セルロースナノファイバスラリーの表面の上方の不作用位置と、前記セルロースナノファイバスラリー内に浸漬した作用位置との間で昇降させる第２昇降手段とを備え、前記パルプモールド第１層の表面にパルプモールド第２層を抄造する第２抄造ステージ、
乾燥手段、
前記第１、第２抄型上のパルプモールド中間体を吸引することによって、離型させる上型、
この上型を昇降させるだめの第２昇降手段、および
前記上型を第１抄造構造体、第２抄造構造体、乾燥手段の順に移送手段
を備えていることを特徴とするパルプモールド製造装置。
第１古紙再生パルプおよび／または第２古紙再生パルプの一部を、樹脂、ゴム等またはコーヒー滓、茶殻等の廃棄物のファイバーで置き換えた請求項３の積層パルプモールド製造装置。